/*
 * Copyright 2011-2021 the original author or authors.
 *
 * Licensed under the Apache License, Version 2.0.
 * See `LICENSE` in the project root for license information.
 */

package me.ijleex.platform.framework.util.snowflake;

import java.net.InetAddress;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import me.ijleex.platform.core.util.IPUtils;

/**
 * 生成全局UID - Twitter Snowflake IdWorker
 *
 * <p>在分布式系统中，需要生成全局UID的场合还是比较多的，twitter的snowflake解决了这种需求， 实现也还是很简单的，除去配置信息，核心代码就是毫秒级时间41位+机器ID
 * 10位+毫秒内序列12位。
 * 该项目地址为：https://github.com/twitter/snowflake 是用Scala实现的。
 * </p>
 * <p>Python版详见开源项目 https://github.com/erans/pysnowflake。</p>
 * <p>https://github.com/twitter/snowflake/releases</p>
 *
 * @author liym
 * @version 2019-03-07 11:26 根据 <a href="https://blog.csdn.net/lirenzuo/article/details/79308098">分布式唯一ID</a> 改造
 * @see #getId()
 * @since 2014-12-13 14:28:11 新建
 */
public final class IdWorker {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(IdWorker.class);
    /**
     * 根据主机ID获取机器码
     */
    private static final IdWorker ID_WORKER = new IdWorker();

    /**
     * 起始时间戳，用于用当前时间戳减去这个时间戳，算出偏移量（2019-03-07 14:34:08）
     */
    private final static long TWEPOCH = 1551940448451L;
    /**
     * 机器ID所占的位数
     */
    private final static long WORKER_ID_BITS = 10L;
    /**
     * 支持的最大机器ID（能够分配的最大 workerId = 1023）
     */
    private final static long MAX_WORKER_ID = ~(-1L << WORKER_ID_BITS);
    /**
     * 毫秒内自增位
     */
    private final static long SEQUENCE_BITS = 12L;
    /**
     * 机器ID偏左移12位
     */
    private final static long WORKER_ID_SHIFT = SEQUENCE_BITS;
    /**
     * 时间戳左移22位
     */
    private final static long TIMESTAMP_LEFT_SHIFT = SEQUENCE_BITS + WORKER_ID_BITS;
    /**
     * 生成序列的掩码
     */
    private final static long SEQUENCE_MASK = ~(-1L << SEQUENCE_BITS);

    /**
     * 工作机器ID
     *
     * <p>根据具体机器环境提供</p>
     */
    private final long workerId = this.getAddress() % (MAX_WORKER_ID + 1);
    /**
     * 毫秒内序列（0～4095）
     */
    private long sequence = 0L;
    /**
     * 上次生成ID的时间戳
     */
    private long lastTimestamp = -1L;

    private IdWorker() {
        logger.info("EPOCH: {}, workerId: {}", TWEPOCH, this.workerId);
    }

    /**
     * 获取整数类型的 ID
     *
     * @return ID 356624588167303168
     * @author liym
     * @see #nextId()
     * @since 2014-12-13 14:28:11
     */
    public static long getId() {
        return ID_WORKER.nextId();
    }

    /**
     * 获取 ID（该方法是线程安全的）
     *
     * @return SnowflakeId
     * @author liym
     * @see #getId()
     */
    private synchronized long nextId() {
        long timestamp = this.timeGen();
        // 如果当前时间小于上一次ID生成的时间戳，说明系统时钟回退过，抛出异常
        if (timestamp < this.lastTimestamp) {
            throw new IllegalStateException(String.format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds.",
                    this.lastTimestamp - timestamp));
        }

        // 如果是同一时间生成的，则进行毫秒内序列
        if (timestamp == this.lastTimestamp) {
            // 当前毫秒内，则 +1
            this.sequence = (this.sequence + 1L) & SEQUENCE_MASK;
            // 毫秒内序列溢出
            if (this.sequence == 0L) {
                // 当前毫秒内计数满了，则阻塞到下一个毫秒，获得新的时间戳
                timestamp = this.tilNextMillis(this.lastTimestamp);
            }
        } else {
            // 时间戳改变，毫秒内序列重置
            this.sequence = 0L;
        }

        // 上次生成ID的时间戳
        this.lastTimestamp = timestamp;

        // ID偏移组合生成最终的ID，并返回ID（64位）
        return ((timestamp - TWEPOCH) << TIMESTAMP_LEFT_SHIFT)
                | (this.workerId << WORKER_ID_SHIFT)
                | (this.sequence);
    }

    /**
     * 阻塞到下一个毫秒，直到获得新的时间戳
     *
     * @param lastTimestamp 上次生成ID的时间戳
     * @return 当前时间戳
     */
    private long tilNextMillis(final long lastTimestamp) {
        long timestamp = this.timeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = this.timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    /**
     * 返回以毫秒为单位的当前时间
     *
     * @return 当前时间（毫秒）
     */
    private long timeGen() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    private long getAddress() {
        try {
            String ip = InetAddress.getLocalHost().getHostAddress();
            return IPUtils.toLong(ip);
        } catch (Exception e) {
            return 2L;
        }
    }

    /**
     * 获得生成ID时的时间
     *
     * @param id {@link #getId()}方法生成的ID
     * @return 生成ID时的时间
     * @since 2021-05-07 10:55
     */
    public static long getTime(long id) {
        return timeOffset(id) + TWEPOCH;
    }

    private static long timeOffset(long id) {
        String binId = Long.toBinaryString(id);
        int timeBits = (int) (binId.length() - (WORKER_ID_BITS + SEQUENCE_BITS));
        String binTime = binId.substring(0, timeBits);
        return Long.parseUnsignedLong(binTime, 2);
    }

}
